Teleconsultoria Off-line: uma arquitetura distribuída e … · Seção de Informação e...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA Teleconsultoria Off-line: uma arquitetura distribuída e compartilhada para sistemas heterogêneos Daniele Montenegro da Silva Barros Orientador: Prof. D.Sc. Ricardo Alexsandro de Medeiros Valentim Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da UFRN (área de concentração: Engenharia de Computação) como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Ciências. Natal, RN, novembro de 2015
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
Teleconsultoria Off-line: uma arquitetura distribuída e compartilhada para sistemas
heterogêneos
Daniele Montenegro da Silva Barros
Orientador: Prof. D.Sc. Ricardo Alexsandro de Medeiros Valentim
Dissertação de Mestrado apresentada ao
Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Elétrica da UFRN (área de
concentração: Engenharia de Computação)
como parte dos requisitos para obtenção do
título de Mestre em Ciências.
Natal, RN, novembro de 2015
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
Teleconsultoria Off-line: uma arquitetura distribuída e compartilhada para sistemas
heterogêneos
Daniele Montenegro da Silva Barros
Orientador: Prof. D.Sc. Ricardo Alexsandro de Medeiros Valentim
Natal, RN, novembro de 2015
Seção de Informação e Referência
Catalogação da Publicação na Fonte. UFRN / Biblioteca Central Zila Mamede
Barros, Daniele Montenegro da Silva.
Teleconsultoria Off-line: uma arquitetura distribuída e compartilhada
para sistemas heterogêneos / Daniele Montenegro da Silva Barros. -
Natal, 2015.
58f: il..
Orientador: Prof. Dr. Ricardo Alexsandro de Medeiros Valentim.
Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) –
Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Centro de Tecnologia – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Computação.
1. Arquitetura Distribuída. 2. Computação Móvel. 3. Compressão de
Dados. 4. Off-line. I. Valentim, Ricardo Alexsandro de Medeiros. II. Título.
RN/UF/BCZM CDU 004.75
Teleconsultoria Off-line: uma arquitetura distribuída e compartilhada para sistemas heterogêneos
Daniele Montenegro da Silva Barros
Dissertação de Mestrado aprovada em 06 de novembro de 2015 pela banca
examinadora composta pelos seguintes membros:
_____________________________________________________________________
Prof. Dr. Ricardo Alexsandro de Medeiros Valentim (orientador) . . . . . . . . . DEB/UFRN
_____________________________________________________________________
Prof. Dr. Aquiles Medeiros Filgueira Burlamaqui . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ECT/UFRN
_____________________________________________________________________
Profa. Dra. Karilany Dantas Coutinho. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DEB/UFRN
_____________________________________________________________________
Prof. Dr. Bruno Gomes De Araújo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IFRN
_____________________________________________________________________
Prof. Dr. Robinson Luís De Souza Alves. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .IFRN
Dedico este trabalho ao meu avô José de
Barros Guerra (in memoriam), aos meus pais
e ao meu amor (Eli). Pessoas especiais que
sempre me derem a força e o amor
necessário para seguir.
Agradecimentos
Agradeço a Deus, por ter me abençoado durante os inúmeros desafios
enfrentados.
Ao meu amor, Elionai Moura.
A minha família por esses anos todos de dedicação e força, em especial
aos meus pais e irmãos.
Ao meu orientador Ricardo que me deu a inspiração necessária para a
realização deste trabalho.
A todos os membros do Laboratório de Inovação Tecnológica em Saúde
da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, por tantos momentos e
projetos compartilhados, que foram essenciais para minha formação acadêmica
e pessoal.
Aos meus amigos Bruno, Jailton, Alysson, Marcel e Pablo pela força e
amizade. Em especial, a Sedir, amigo que com certeza vai sempre morar no meu
coração.
Resumo
O Programa Telessaúde Brasil Redes, criado em 2007 com o objetivo de
fortalecer a Atenção Básica e o Sistema Único de Saúde (SUS), utiliza as
tecnologias de informação e comunicação para atividades à distância
relacionadas à saúde. O uso da tecnologia possibilita a interação entre
profissionais de saúde e/ou seus pacientes, promovendo a qualificação das
Equipes de Saúde da Família (ESF). O Programa é embasado por lei, que
determina uma série de tecnologias, protocolos e processos os quais norteiam o
trabalho dos Núcleos de Telessaúde na oferta dos serviços para a população.
Entre esses serviços está a teleconsultoria, que é consulta registrada e realizada
entre colaboradores, profissionais e gestores da área de saúde, por meio de
instrumentos de telecomunicação bidirecional, com o objetivo de esclarecer
dúvidas sobre procedimentos clínicos, ações de saúde e questões relativas ao
processo de trabalho. Com a expansão do Programa em 2011 foi possível
detectar desafios e problemas que abrangem praticamente todos os Núcleos,
em escalas diferentes para cada região. Entre esses problemas pode-se listar a
heterogeneidade das plataformas, principalmente de teleconsultoria, e a baixa
cobertura de internet dos municípios, principalmente no interior do Brasil. Nessa
perspectiva, o objetivo deste trabalho é propor uma arquitetura distribuída, que
utilize computação móvel, para possibilitar o envio de teleconsultorias. Essa
arquitetura funcionará Off-line, de forma que quando houver conexão com a
internet os dados serão sincronizados com o servidor. Esses dados irão trafegar
compactados para diminuir a necessidade de altas taxas de transmissão.
Qualquer Núcleo de Telessaúde poderá utilizar a arquitetura, através de um
serviço externo, que será acoplado através de uma interface de comunicação.
Palavras-chave: Arquitetura Distribuída, Computação Móvel, Compressão de
Dados, Off-line.
Abstract
The Telehealth Brazil Networks Program, created in 2007 with the aim of
strengthening primary care and the unified health system (SUS - Sistema Único
de Saúde), uses information and communication technologies for distance
learning activities related to health. The use of technology enables the interaction
between health professionals and / or their patients, furthering the ability of Family
Health Teams (FHT). The program is grounded in law, which determines a
number of technologies, protocols and processes which guide the work of
Telehealth nucleus in the provision of services to the population. Among these
services is teleconsulting, which is registered consultation and held between
workers, professionals and managers of healthcare through bidirectional
telecommunication instruments, in order to answer questions about clinical
procedures, health actions and questions on the dossier of work. With the
expansion of the program in 2011, was possible to detect problems and
challenges that cover virtually all nucleus at different scales for each region.
Among these problems can list the heterogeneity of platforms, especially
teleconsulting, and low internet coverage in the municipalities, mainly in the
interior cities of Brazil. From this perspective, the aim of this paper is to propose
a distributed architecture, using mobile computing to enable the sending of
teleconsultation. This architecture works offline, so that when internet connection
data will be synchronized with the server. This data will travel on compressed to
reduce the need for high transmission rates. Any Telehealth Nucleus can use this
architecture, through an external service, which will be coupled through a
communication interface.
Keywords: Distributed Architecture, Mobile Computing, Data Compression, Off-
line.
_______________________________________________________________
Sumário
_____________________________________________________________________
Sumário .............................................................................................................. 9
Lista de Figuras ................................................................................................ 11
Lista de Quadro ................................................................................................ 12
Capítulo 1 ......................................................................................................... 13
Introdução ........................................................................................................ 13
1.1 Objetivo ............................................................................................... 15
1.2 Objetivos Específicos .......................................................................... 16
1.3 Estrutura do Trabalho .......................................................................... 16
Capítulo 2 ......................................................................................................... 17
Fundamentação Teórica .................................................................................. 17
2.1 Estado da Arte ........................................................................................ 17
2.2 O Programa Telessaúde Brasil Redes .................................................... 20
2.2.1 Breve histórico .................................................................................. 21
2.2.2 Processos e Tecnologias utilizadas no Telessaúde.......................... 22
2.2.3 Processo de Submissão/Resposta à uma Teleconsultoria ............... 25
2.3 Tecnologias utilizadas na construção da arquitetura .............................. 27
2.3.1 Dispositivos Móveis .......................................................................... 27
2.3.2 Tecnologias de Comunicação Sem Fio ............................................ 30
Capítulo 3 ......................................................................................................... 33
Teleconsultoria Off-line .................................................................................... 33
3.1 Visão da Arquitetura: descrição dos seus elementos .......................... 33
3.1.1 Aplicativo Móvel ............................................................................... 37
3.1.2 Sincronização dos Dados Iniciais do Aplicativo ................................ 42
3.2. Processo de envio dos dados para o Servidor ....................................... 45
3.3 Midleware de Compressão dos Dados ................................................... 47
Capítulo 4 ......................................................................................................... 50
Testes e Resultados Experimentais ................................................................. 50
4.1 Ambiente de Testes ................................................................................ 50
4.1.1 Descrição dos Equipamentos Utilizados ........................................... 50
4.2 Teste de Desempenho da arquitetura ..................................................... 51
Capítulo 5 ......................................................................................................... 56
Conclusões....................................................................................................... 56
5.1 Considerações finais ............................................................................... 56
Referências Bibliográficas ................................................................................ 57
Lista de Figuras
Figura 1 - Problemas e Desafios do Programa Telessaúde Brasil Redes ........ 14
Figura 2 - Esquema de Submissão de Teleconsultoria e Segunda Opinião
Formativa ......................................................................................................... 24
Figura 3 - Esquema de Solicitação/Resposta a uma teleconsultoria ................ 27
Figura 4 - Arquitetura Android .......................................................................... 28
Figura 5 - Representação do funcionamento das redes wif-fi .......................... 31
Figura 6 - Esquema Geral da Arquitetura ......................................................... 35
Figura 7 - Modelo de Dados ............................................................................. 36
Figura 8 – Arquitetura Interna do Aplicativo Móvel ........................................... 37
Figura 9 – Diagrama de Classe da Camada View ............................................ 38
Figura 10 – Ciclo de Vida ou Estados do Aplicativo Android ............................ 39
Figura 11 - Tela de submissão de uma teleconsultoria .................................... 41
Figura 12 – Modelo de Dados - Usuários do Sistema ...................................... 42
Figura 13 - Modelo de Dados - Áreas Temáticas ............................................. 43
Figura 14 - Sequência de ações para sincronizar os dados iniciais ................. 43
Figura 15 – Tela de sincronização dos dados .................................................. 44
Figura 16 – PublishDataService sendo chamado no dispositivo móvel ........... 45
Figura 17 – Processo de envio dos dados ao servidor ..................................... 46
Figura 18 - Modelo de Compressão ................................................................. 48
Figura 19 - Modelo de Árvore Binária Huffman ................................................ 49
Figura 20 – Equipamentos utilizados nos testes .............................................. 51
Figura 21 – Gráfico resultados Rede Wi-fi sem compressão de dados ............ 53
Figura 22 - Gráfico resultados Rede Wi-fi com compressão de dados ............ 53
Figura 23 - Gráfico resultados Rede Móvel 3G sem compressão de dados .... 54
Figura 24 - Gráfico resultados Rede Móvel 3G com compressão de dados .... 54
Lista de Quadro
Quadro 1 - Comparativo Sistema de Teleconsultoria pesquisados em relação ao
trabalho proposto ............................................................................................. 19
Quadro 2 - Comparativo método de compressão Brayner et al com o trabalho
proposto ........................................................................................................... 20
Quadro 3 – Média do desempenho dos testes ................................................. 55
Capítulo 1
Introdução
O Programa Telessaúde Brasil Redes é uma estratégia do Governo
Federal para o fortalecimento e promoção da saúde através do uso de
tecnologias bidirecionais tais como o uso da internet, rede de voz e
videoconferências.
O programa pode constituir-se enquanto um sistema de apoio que integra
a Atenção Básica e serviços especializados, buscando a integralidade do
cuidado. E também, a incorporação da Telessaúde no ambiente de trabalho em
saúde pode favorecer a integração entre gestores e demais profissionais,
estimulando a busca de novos conhecimentos (HADDAD, 2012).
Para Castro Filho et al. (2012), um processo de Telessaúde é muito mais
do que uma mera interação virtual entre um solicitante e um teleconsultor através
da internet. Toda a estrutura por trás do oferecimento desses serviços é
complexa, tendo sempre como objetivo vencer a barreira geográfica existente
entre as partes que formam o todo.
Nesta perspectiva, é possível descrever três grandes desafios e
problemas que podem ser identificados no Programa Telessaúde Brasil Redes,
são estes: 1) Processo de Implantação e Criação dos Núcleos; 2)
Heterogeneidade; 3) Conectividade. A Figura 1 apresenta um esquema que
ilustra tal problemática apontada e suas derivações.
Figura 1 - Problemas e Desafios do Programa Telessaúde Brasil Redes
A falta de conectividade é um problema recorrente e que abrange
praticamente todo o território nacional, em escalas diferentes para cada região.
Na pesquisa realizada em 2014, pelo Programa Nacional de Melhoria do Acesso
e da Qualidade da Atenção Básica (PMAQ-AB), realizada em todo o Brasil, das
24.056 equipes de saúde avaliadas 49,88% disseram que a equipe não tem
acesso à internet (Esse dado foi coletado utilizando o banco de dados
disponibilizado pela Coordenação Geral de Acompanhamento e Avaliação do
Departamento de Atenção Básica do Ministério da Saúde. Link de acesso:
http://dab.saude.gov.br/portaldab/ape_pmaq.php?conteudo=microdados).
A pesquisa bibliográfica realizada, mostrou que todos os sistemas de
teleconsultoria pesquisados necessitam de conexão constante com a internet.
Com isso, o trabalhador da saúde pode muitas vezes perder um momento
oportuno para solicitar uma teleconsultoria, na medida em que, o Telessaúde é
um Programa pelo qual seus alicerces são fundamentados no uso das
Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC). Sendo assim, a falta de
conectividade é um tipo de problema que tem grandes implicações na execução
do Programa.
Diante deste contexto, a motivação desse trabalho consiste em
apresentar uma arquitetura que possibilite o envio de teleconsultorias sem que
o usuário esteja conectado à internet no momento da solicitação, ou seja, o
sistema irá funcionar de forma off-line.
As aplicações off-line não necessitam da existência de uma conexão
constante com o servidor para o seu funcionamento. A troca de informações
entre o cliente e o servidor acontece em momentos específicos (MURAKAMI et
al, 2004).
Um ponto importante que irá ser abordado no presente trabalho, é a
utilização da compressão de dados para diminuir a necessidade de altas taxas
de transmissão de dados.
A solução proposta nesse trabalho representa um ganho significativo para
a utilização dos serviços em Telessaúde, pois possibilitará aos usuários que
trabalham nas UBS, e que não possuem internet, a oportunidade de realizer uma
teleconsultoria.
1.1 Objetivo
O objetivo deste trabalho é propor uma arquitetura distribuída, que utilize
computação móvel, para possibilitar o envio de teleconsultorias off-line. Desta
forma, o usuário não necessita está todo o tempo conectado à internet.
Outra característica desse trabalho, é permitir que os dados trafeguem pela
rede de forma compactada, para diminuir a necessidade de altas taxas de
transmissão de dados.
1.2 Objetivos Específicos
Os objetivos específicos propostos neste trabalho consistem em:
Elicitar os requisitos da arquitetura a ser desenvolvida;
Modelar a arquitetura;
Estudar as tecnologias necessárias para a implementação da arquitetura;
Descrever o Processo de Submissão/Resposta a uma teleconsultoria;
Implementar a arquitetura proposta;
Implementar serviço que possibilite que o aplicativo funcione de forma off-
line;
Desenvolver um middleware de compressão de dados.
Validar a arquitetura proposta.
1.3 Estrutura do Trabalho
O presente trabalho foi organizado em 3 (três) capítulos, além desta
Introdução. O Capítulo 2 consiste na Fundamentação Teórica, ao qual serviu
como base teórica e metodológica para a realização desse trabalho. A seção 2.1
do Capítulo é o Estado da Arte que tem por objetivo dar um panorama geral dos
trabalhos relacionados ou correlacionados com o tema proposto.
Na seção 2.2 é o Programa Telessaúde Brasil Redes. Nessa seção vamos
conceituar o Telessaúde; apresentar um breve histórico, explicar as estruturas e
principais processos do Telessaúde no Brasil. Nessa seção será descrito
também, o processo de submissão de uma teleconsultoria, baseado no
Protocolo de Solicitação de Teleconsultoria do Ministério da Saúde (BRASIL,
2013).
Na seção 2.3, serão apresentadas as principais tecnologias que
possibilitaram a implementação do trabalho proposto, tais como os dispositivos
móveis, a comunicação sem fio, os sistemas distribuídos e a compressão de
dados. O Capítulo 3 irá detalhar a arquitetura proposta, descrevendo os seus
principais elementos constitutivos. O Capítulo 4 descreve os testes realizados e
os resultados experimentais obtidos.
Capítulo 2
Fundamentação Teórica
O presente Capítulo irá definir os modelos teóricos seguidos para a
realização desse trabalho, fazendo a revisão da literatura, detalhando os
processos e tecnologias que norteiam o Programa Telessaúde, e destacando as
tecnologias necessárias para a realização e funcionamento da arquitetura
proposta.
Nesse sentido o Capítulo está dividido em: o Estado da Arte; o Programa
Telessaúde Brasil Redes, e as Tecnologias utilizadas na construção da
arquitetura, respectivamente.
2.1 Estado da Arte
Desde a criação do Programa Telessaúde Brasil Redes em 2007, diversos
trabalhos foram publicados na literatura com o objetivo de contextualizar,
analisar o processo de funcionamento e consolidação dos serviços ofertados
pelos diversos Núcleos de Telessaúde espalhados no Brasil.
Esta seção tem por objetivo apresentar uma síntese dos trabalhos
relacionados ou correlacionadas com o presente trabalho. Esses trabalhos serão
apresentados divididos em diversos temas, tais como: trabalhos que
contextualizam o telessaúde; trabalhos que desenvolveram o sistema de
teleconsultoria no contexto do Programa Telessaúde Brasil Redes; e trabalhos
que utilizaram a compreensão de dados.
O primeiro tema a ser estudado foram os trabalhos que contextualizam o
telessaúde. Nessa perspectiva, na pesquisa bibliográfica, encontramos um artigo
de profundo embasamento para a compreensão do estudo do desenvolvimento
de sistemas para telessaúde a nível mundial. Em Liezl van Dyk (2014), o artigo
tem por objetivo pesquisar e comparar estruturas mundialmente existentes para
a implementação de serviços de telessaúde a fim de identificar temas e formatos
comuns, bem como para identificar áreas para o desenvolvimento futuro.
Liezl van Dyk (2014) destaca sete princípios de sucesso para o
desenvolvimento de serviços em telessaúde. O presente trabalho guia-se, dentre
estes, mais especificamente nos seguintes princípios:
A utilização da tecnologia deverá ser o mais fácil possível;
As políticas devem ser formuladas no intuito de incentivar a inovação em
telessaúde e de um acompanhamento mais de perto dos resultados.
Seguindo a mesma linha, para contextualizar a importância e a relevância
política das ações de telessaúde no Brasil, foi utilizado o artigo de Silva e Morais
(2012). Nesse artigo os autores fizeram uma abordagem qualitativa sobre a
concepção da política de telessaúde, baseado em modelos de avaliação em
saúde e na análise de políticas públicas. O trabalho utiliza a proposta analítica
de múltiplos fluxos e no modelo lógico de avaliação de programas em saúde.
Silva e Morais (2012) defendem que o modelo de múltiplos fluxos se
concentra nas fases iniciais do ciclo da política pública: a construção da agenda
governamental e a escolha de alternativas de políticas. Sendo assim, para as
autoras, há um ambiente político favorável, que contribuiu para a abertura de
uma janela de oportunidade para a implantação da telessaúde como alternativa
política (SILVA e MORAIS, 2012).
O segundo tema estudado para a elaboração desse estudo, foram os
trabalhos que desenvolveram o sistema de teleconsultoria no contexto do
Programa Telessaúde Brasil Redes. Dentro dessa temática, uma importante
contribuição está no artigo de Ribas et al (2012). Os autores desenvolveram uma
modelagem e implementaram uma Aplicação Web de Teleconsultoria
Ambulatorial. Segundo os autores a proposta “é um sistema online web-based
de teleassistência, desenvolvido para o gerenciamento de serviços de
teleconsulta e de segunda opinião formativa, de forma assíncrona, para apoiar
as equipes que atuam nos estabelecimentos de saúde da família dos municípios
matogrossenses” (RIBAS et al, 2012). O sistema desenvolvido foi uma aplicação
web, projetado seguindo critérios da engenharia web, utilizando-se a Unified
Modeling Language (UML) como linguagem de modelagem, e como linguagem
de programação o PHP e o MySQL.
Nessa mesma linha podemos citar outra contribuição importante em
Celestini et al (2012). Os autores desenvolveram uma Plataforma de
Teleconsultoria Assíncrona, como parte integrante do Projeto Telessaúde
Espírito Santo. Nesse trabalho, os autores apresentam um sistema online
desenvolvido com a linguagem de Programação Python e o Framework Django.
Para os autores o uso da tecnologia foi decisivo para o sucesso na
implementação do sistema, na medida em que, “o Django é um framework web
de alto nível escrito em Python que estimula o desenvolvimento rápido e design
limpo e pragmático” (CELESTINI et al, 2012).
Quadro 1 - Comparativo Sistema de Teleconsultoria pesquisados em relação ao trabalho proposto
RIBAS ET AL
(2012)
CELESTINI ET AL
(2012)
TRABALHO
PROPOSTO
Contexto do
Programa
Telessaúde
Brasil Redes
Sim Sim Sim
Utiliza a
compressão
de dados
Não Não Sim
Tipo de
Sistema Web Web Distribuído
Funciona off-
line Não Não Sim
Na temática de trabalhos que utilizaram a compressão de dados, foi
estudada uma importante contribuição em Brayner et al (2005). O objetivo do
artigo é descrever um mecanismo de armazenamento de dados que garanta que
os dados dos dispositivos móveis, em especial PDA, sejam armazenados de
forma eficiente (BRAYNER et al, 2005).
Quadro 2 - Comparativo método de compressão Brayner et al com o trabalho proposto
TRABALHO PROPOSTO
BRAYNER ET AL
(2005)
Contexto do
Programa
Telessaúde
Brasil Redes
Sim Não
Nível de
compressão
Os dados são compressados na
hora do envio à Aplicação
Servidor. Logo após, são
expandidos para sua forma
original e salvo na base de
dados.
Os dados são
acessados e
armazenados de forma
compactada; e salvos
localmente no
dispositivo.
Tipo de
Dispositivo
Dispositivo com Sistema
Operacional Android PDA
Funciona off-
line Sim Não
2.2 O Programa Telessaúde Brasil Redes
O Programa Telessaúde Brasil Redes é uma estratégia do Governo
Federal para o fortalecimento e promoção da saúde através do uso de
tecnologias bidirecionais tais como o uso da internet, rede de voz e
videoconferências. (HADDAD, 2012). O principal objetivo do programa é
melhorar a qualidade do atendimento da Atenção Básica no Sistema Único de
Saúde (SUS), integrando educação e saúde por meio de ferramentas de
tecnologias da informação (BRASIL, 2015).
Nessa seção, será definido um breve histórico da criação e estruturação
do Telessaúde no Brasil; abordar também, os conceitos essenciais que norteiam
o Programa, detalhando os seus principais serviços, contextualizando-o como
uma importante ferramenta para a promoção da educação permanente dos
profissionais de saúde.
2.2.1 Breve histórico
Inicialmente o telessaúde no Brasil foi instituído pela Portaria do Ministério
da Saúde n° 35, publicada em 04 de janeiro de 2007, que implantou o projeto
piloto intitulado Programa Nacional de Telessaúde, envolvendo nove estados da
Federação: Amazonas, Ceará, Goiás, Pernambuco, Rio de Janeiro, Rio Grande
do Sul, Santa Catarina e São Paulo.
O objetivo do Programa era promover a qualificação das Equipes de
Saúde da Família e o fortalecimento da Estratégia de Saúde da Família (ESF)
(HADDAD, 2012). No momento da sua criação, os Núcleos de Telessaúde
ficaram com a responsabilidade de instalar 100 Pontos de Telessaúde em
Unidades Básicas de Saúde (UBS), seguindo alguns critérios (BRASIL, 2007):
Municípios com população menor ou igual a 100 mil habitantes;
Cobertura da ESF igual ou maior que 50%;
Índice de Desenvolvimento Humano (IDH) menor que 0,5;
Infraestrutura mínima de telecomunicação, tais como o acesso à Internet.
Em fevereiro de 2010, através da Portaria n° 402, o Programa expandiu-
se, e passou a ser intitulado Programa Telessaúde Brasil, com o objetivo de
atingir os demais estados da federação. O Programa passou a ser estruturada na
forma de uma rede de instituições parceiras, denominado Rede Telessaúde
Brasil.
No ano seguinte, em 2011, a Portaria nº 2.546 de 27 de outubro foi
publicada, com o objetivo de redefinir e ampliar o Programa, que passou a ser
denominado Programa Nacional Telessaúde Brasil Redes.
O Programa expandiu-se, tanto em relação aos números quanto em
relação ao objetivo e escopo. Em relação aos números, atualmente são 22
estados da Federação com Núcleos de Telessaúde, que reúne cerca de 6.000
pontos de Telessaúde, instalados em UBS de 2.600 municípios, e 50.000
profissionais de equipes de atenção básica/saúde da família com possibilidade
de acesso aos serviços de Telessaúde (BRASIL, 2015). Em relação ao escopo,
o Programa visa ampliar o diálogo entre os pontos de Atenção Especializada e
Atenção Básica, para aumentar a resolutividade da Atenção Básica e qualificar
o acesso do usuário aos serviços especializados. (BRASIL, 2015)
Dentro dessa reestruturação, a educação permanente para os
trabalhadores da saúde assumiu um papel fundamental. As ações dentro do
Programa passaram a ser tomadas no sentido de facilitar o acesso à informação
e à melhor evidência científica disponível para todos os usuários e colaboradores
da Rede Telessaúde, especialmente às equipes dos Núcleos de Telessaúde
responsáveis pelo desenvolvimento de conteúdos e pela disponibilização do
serviço de teleconsultorias (HADDAD, 2012).
2.2.2 Processos e Tecnologias utilizadas no Telessaúde
O Telessaúde é uma das estratégias integrantes da Política Nacional de
Educação Permanente do Sistema Único de Saúde (SUS). O Telessaúde Brasil
Redes atualmente se constitui enquanto uma rede que interliga gestores da
saúde, instituições formadoras e serviços de saúde do SUS, num processo de
trabalho cooperado online (HADDAD, 2012).
Telessaúde significa saúde à distância. É o uso das tecnologias de
informação e comunicação para atividades à distância relacionadas à saúde,
possibilitando a interação entre profissionais de saúde.
O uso do Telessaúde possibilita que todo o processo de interação e
funcionamento da Atenção Básica seja realizado, desde consultas sobre
tratamentos e diagnósticos até discussões sobre o processo de trabalho.
Isso permite agir de forma colaborativa, agilizando a identificação de
problemas e soluções e reduzindo custos. A integração entre instituições com
áreas de excelência complementares em saúde e educação permite o
compartilhamento de conteúdo educacional e assistencial. Cada centro
desenvolve sua área de excelência e a compartilha com outras instituições.
O Telessaúde pode ser compreendido como ferramenta de articulação
que tem por objetivo apoiar a consolidação das Redes de Atenção à Saúde
ordenadas pela Atenção Básica, no âmbito do SUS, como forma de aumentar a
efetividade da atenção ao usuário. No Telessaúde é possível desenvolver ações
de apoio à atenção à saúde e de educação permanente, visando à educação
para o trabalho, na perspectiva da:
Melhoria da qualidade do atendimento;
Ampliação do escopo de ações ofertadas por essas equipes;
Mudança das práticas de atenção;
Mudança da organização do processo de trabalho.
Desta forma, a melhoria da qualidade do serviço de saúde por meio da
qualificação permanente dos profissionais das equipes de Saúde da Família é
um ponto estratégico para o Telessaúde. (HADDAD, 2012).
Para atingir esse objetivo o programa faz uso de protocolos, processos e
tecnologias info-comunicacionais que foram pensando para o contexto do
Telessaúde.
Os Núcleos Técnicos Científicos de Telessaúde são as instituições
formadoras responsáveis pelo oferecimento dos serviços de apoio diagnóstico,
com ênfase no caráter educativo de suas ações, onde tais ações se caracterizam
por meio da tele-educação, teleconsultorias, telediagnósticos e segunda opinião
formativa (Brasil, 2011). Esses serviços formam o pilar do Telessaúde.
A teleconsultoria é realizada quando um profissional de saúde necessita
de um auxílio de um profissional especializado. É uma atividade de apoio
assistencial ou de consultoria com caráter educacional com o objetivo de ampliar
a capacidade resolutiva de quem a solicita. Podendo ser definida como:
“É uma consulta registrada e realizada entre profissionais e gestores da área
de saúde, por meio das tecnologias de comunicação e informação,
esclarecendo dúvidas sobre procedimentos clínicos, ações de saúde e
questões relativas ao processo de trabalho. ” (Valfredo et al, 2014).
O processo de submissão de uma Teleconsultoria desencadeia outro
processo que é o envio da Segunda Opinião Formativa pelos Núcleos de
Telessaúde. Esse processo pode ser representado pela Figura 2.
Figura 2 - Esquema de Submissão de Teleconsultoria e Segunda Opinião Formativa
O objetivo da Segunda Opinião Formativa é a integração da educação
com a prática profissional, pois o enfoque do aprendizado baseia-se em casos
de Teleconsultorias reais respondidas com base em evidência cientifica (WEN,
2008). As melhores respostas são publicadas no site da Biblioteca Virtual em
Saúde e disponibilizadas gratuitamente, resguardando o anonimato do
solicitante e do profissional especialista que responde a solicitação (BRASIL,
2013).
Outro processo do Telessaúde responsável pela educação continuada é
o Tele-educação. Esse processo utiliza as tecnologias interativas para ampliar
as possibilidades de construção de conhecimento, seja aumentando as
facilidades de acesso a materiais educacionais de qualidade, seja permitindo
acesso a centros de referência ou a estruturação de novas sistemáticas
educacionais (WEN, 2008).
A tele-educação permite o acesso a cursos para todos os profissionais de
saúde seja através de um ambiente virtual de aprendizagem seja através de uma
web-aula. Esses cursos permitem a incorporação da Telessaúde no ambiente de
trabalho favorecendo a integração entre gestores e demais profissionais da
saúde.
O último pilar do Telessaúde é o telediagnóstico. Nesse processo o
exame é coletado no âmbito da Atenção Básica, e laudado pelos médicos
especialistas do Núcleo de Telessaúde, sem a necessidade da presença do
médico especialista no momento da execução do exame (BRASIL, 2013).
As atividades de telediagnóstico têm sido amplamente utilizadas em
diversas áreas tais como radiologia, dermatologia, cardiologia, oftalmologia,
pneumologia e pode ser realizada de duas formas assíncrona e síncrona (Brasil,
2013). Na forma assíncrona, o exame é armazenado e enviado aos especialistas
para emitirem os laudos. Na forma síncrona, a laudagem é realizada em tempo
real, com a presença do especialista por meio da webconferência ou
videoconferência.
2.2.3 Processo de Submissão/Resposta à uma Teleconsultoria
A Teleconsultoria é uma consulta registrada e realizada entre
trabalhadores, profissionais e gestores da área de saúde, visando incentivar a
busca de novos conhecimentos nas fontes indicadas pelo Programa contribuindo
para a educação permanente.
O objetivo principal da teleconsultoria é o esclarecimento de dúvidas
sobre procedimentos clínicos, ações de saúde e questões relativas ao processo
de trabalho (BRASIL, 2013).
Na teleconsultoria assíncrona, a troca de mensagens ocorre sem a
necessidade de contato direto entre os participantes. Essas teleconsultorias são
solicitações em formato de texto, que não requerem urgência e resposta
imediata, geralmente estão ligadas à Atenção Primária em Saúde. Pode ser
solucionado através desse tipo de teleconsultoria:
Problemas comuns de saúde;
Relações entre os indivíduos, suas famílias e comunidades;
Processo de trabalho.
Exemplo de uma teleconsultoria assíncrona:
“Como organizar o processo de trabalho no acolhimento a demanda
espontânea?”
(Fonte: Equipe Telessaúde Sergipe | 14 set 2015, publicado na Biblioteca Virtual
em Saúde)
Dentro do processo de solicitação/resposta a uma teleconsultoria existem
papéis que são centrais para o andamento do fluxo, que são:
Solicitante: Qualquer trabalhador da saúde que tenha sido treinado
e devidamente cadastrado, por um Núcleo de Telessaúde e queria
fazer uma teleconsultoria;
Telerregulador: É médico especialista em medicina da família e
comunidade ou tem experiência na Atenção Primária, que
compreende todo o processo de regulação das Unidades Básicas
de Saúde, assim como todos os prazos e linhas de cuidados que
permeiam a Atenção Básica (Brasil, 2015).
Teleconsultor: Esse papel é exercido por um trabalhador da saúde
com experiência em Atenção Primária em Saúde.
Dentro dessa perspectiva, o processo de submissão/resposta à uma
teleconsultoria pode ser descrito da seguinte forma: o profissional solicitante,
descreve sua dúvida, que é recebida pelo terregulador. Este por sua vez, avalia
o escopo da pergunta, para certificar que se trata de um assunto relevante para
a Atenção Básica (Brasil, 2015).
Se a teleconsultoria não se enquadrar no escopo é devolvida para o
profissional solicitante; e se enquadrar, é encaminhada para o teleconsultor, que
formula a resposta para essa solicitação (BRASIL, 2013). A Figura 3 representa
o esquema do processo descrito.
Figura 3 - Esquema de Solicitação/Resposta a uma teleconsultoria
Fonte: Baseado no Manual de Submissão/Resposta a uma Teleconsultoria (Brasil, 2013)
No presente trabalho, como o objetivo era validar a arquitetura proposta,
o aplicativo móvel desempenha apenas a primeira parte desse processo, que é
a solicitação da teleconsultoria. A telerregulação e a produção da resposta pelo
teleconsultor são realizados pelo Aplicativo Web.
2.3 Tecnologias utilizadas na construção da arquitetura
Nessa seção serão abordadas as tecnologias que foram necessárias para
a construção da arquitetura proposta.
2.3.1 Dispositivos Móveis
Os dispositivos móveis podem ser definidos como “aparelhos versáteis
que geralmente possuem algum meio de comunicação, principalmente sem fio”
(ARAÚJO, 2010). Esses dispositivos possuem uma capacidade de
processamento limitada, devido a seu tamanho físico. Como cabem na palma da
mão proporcionam ao usuário uma grande mobilidade e facilidade de uso.
A tendência na miniaturização, o aumento da capacidade de
processamento e armazenamento dos dispositivos móveis têm contribuído para
a disseminação e uso dessa tecnologia em diversos setores tais como em
aplicativos para a área da saúde.
2.3.1.1 Plataforma de Desenvolvimento Android
A Plataforma Android surgiu da parceria da Google com a Open Handset
Alliance (OHA) formada pelas principais empresas do mercado móvel mundial.
É uma plataforma completa para dispositivos móveis, que inclui Sistema
Operacional, Middleware e Aplicações, possuindo diversos componentes, com
uma variada disponibilidade de bibliotecas e interface gráfica (LECHETA, 2015).
A Plataforma também é formada por um Software Development Kit (SDK),
ou em português, Kit de Desenvolvimento de Software, que disponibiliza as
ferramentas e Application Programming Interface (API), ou em português,
Interface de Programação de Aplicações, para desenvolvimento, utilizando a
Linguagem de Programação Java para o auxílio da criação dos aplicativos.
Figura 4 - Arquitetura Android
Fonte: Cavalcante (2011)
Android é uma pilha de software para dispositivos móveis que inclui
sistema operacional, middleware e aplicações-chave, onde cada componente é
responsável por gerenciar os seus respectivos processos (LECHETA, 2015). A
Figura 3 representa o esquema da Arquitetura.
As camadas podem assim ser listadas:
a) Camada de Aplicações: onde se localizam todos os aplicativos que são
executados sobre o sistema operacional, tais como, cliente de Short
Message Service (SMS) e Multimedia Messaging Servisse (MMS), cliente
de e-mail, navegador, mapas, calculadora, dentre outros;
b) Framework de Aplicações: compartilham um conjunto de subsistemas e
serviços que implementam componentes visuais, repositórios de
conteúdo, gerenciadores de recursos, de notificações e o de atividades;
c) Camada de Bibliotecas: é a camada que possui as bibliotecas que são
utilizadas pelo sistema, e também bibliotecas de multimídia, visualização
de camadas 2D e 3D funções para navegadores web;
d) Camada de Runtime: as aplicações Android rodam em seus próprios
processos em instâncias particulares da máquina virtual Dalvik;
e) Camada de Kernel: o núcleo do Sistema Operacional Android foi baseado
no Kernel do Linux 2.6, e é responsável por gerenciar a memória, os
processos e a segurança dos arquivos e pastas, assim como redes e
drivers.
Segundo Lecheta (2015), os aplicativos Android podem realizar
chamadas para outros aplicativos a qualquer momento durante sua execução.
Para que isso seja possível os aplicativos podem requerer a abertura de outro
processo que a qualquer momento pode ser chamado. Essa característica é
possível devido aos seus componentes de aplicação que são:
a) Actitivy: representa uma atividade, ação ou funcionalidade que o usuário
pode realizar dentro da aplicação (LECHETA, 2015). Possui dois
métodos que são essenciais para a aplicação o onCreate(bundle), que é
responsável pela inicialização da tela; e o setContentView(View), que
desenha a interface na tela do aplicativo. A activity representa uma tela
na aplicação e é responsável por tratar os eventos gerados, como um
clique de botão;
b) Intents: representa uma ação que a aplicação que executar, e para isso,
esse componente é responsável pela troca mensagens com o sistema
operacional. Para Lecheta (2015) ele é o coração do Android, e pode ser
utilizado para abrir uma nova tela da aplicação, solicitar ao sistema
operacional que ligue para um determinado número de celular, abrir o
browser em um endereço específico, enviar uma mensagem para outra
aplicação para executar outro processo ou qualquer processamento que
necessite dialogar com o sistema operacional (LECHETA, 2015);
c) Services: os serviços rodam em segundo plano, vinculados geralmente a
processos que tem um tempo indeterminado para finalizar, e que
necessitam de um alto consumo de recursos, memória e Unidade Central
de Processamento (CPU). Os serviços são usados para fazer um player
mp3, fazer download de alguma informação na internet e outros
processamentos demorados (LECHETA, 2015);
d) Content Provides: são os componentes que tornam um conjunto de dados
disponível para uma aplicação, possibilitando a abstração da parte de
gerenciamento e armazenamento de informações e dados.
2.3.2 Tecnologias de Comunicação Sem Fio
Cada vez mais a comunicação sem fio proporciona mobilidade e
comodidade a seus usuários, possibilitando o acesso a informações em qualquer
lugar e a qualquer momento. A introdução desse tipo de tecnologia na sociedade
contemporânea fez emergir a redefinição do significado de proximidade e
distância (LEMOS, 2004).
É lugar comum nas cidades hoje, ver alguém com um celular na mão
provavelmente acessando a internet, no entanto, esse fenômeno só foi possível
no momento em que os preços ficaram acessíveis para uma grande parte da
população, houve aumento da velocidade de transmissão e o fator segurança
passou a ser confiável (GOMES, 2010).
Desta forma, para a realização desse trabalho a utilização desse tipo de
tecnologia é vital para o bom funcionamento e validação da proposta realizada.
Nesta seção vamos apresentar as duas tecnologias de comunicação sem fio que
podem ser utilizadas para a transmissão de dados do aplicativo móvel ao
servidor, que são: Wi-fi e Redes de Telefonia Móvel.
2.3.2.1 Wi-fi
Wi-fi é um conjunto de especificações para redes locais sem fio
denominado Wireless Local Area Network (WLAN) baseada no padrão IEEE
802.11. Com essa tecnologia é possível implementar redes que conectam
computadores e outros dispositivos compatíveis que estejam próximos
geograficamente (ARAÚJO, 2010).
A arquitetura dessa rede possui um conjunto básico de serviço, que
contém uma ou mais estações sem fio conectadas a uma estação-base central.
A transmissão de dados é realizada por meio de rádio frequência, e pode ser
representado pela Figura 4.
O modo de transmissão desse tipo de rede oferece várias vantagens,
entre elas: permite ao usuário utilizar a rede em qualquer ponto dentro dos limites
de alcance da transmissão; possibilita a inserção rápida de outros computadores
e dispositivos na rede; evita que paredes ou estruturas prediais sejam furadas
ou adaptadas para a passagem de fios (KUROSE; ROSS, 2006).
Figura 5 - Representação do funcionamento das redes wif-fi
Fonte: Paulo Robson (2011)
2.3.2.1 Redes de Telefonia Móvel
Com o avanço da telefonia celular o uso desse tipo de rede torna-se cada
dia mais comum. Baseiam-se na noção de células, que pode ser conceituada
como zonas circulares que se sobrepõem a fim de cobrir uma determinada zona
geográfica (KUROSE; ROSS, 2006).
A arquitetura básica desse tipo de rede é composta por uma estação-
base, conectada a uma rede cabeada de longa distância que se comunica com
uma central de comutação que gerencia a conectividade de chamadas dos
usuários moveis (KUROSE; ROSS, 2006).
As redes de telefonia celular tiveram início com a implantação da Primeira
Geração conhecida como o sistema analógico nos Estados Unidos da América
(EUA). Esse sistema possuía uma baixa capacidade, uma vez que só permitia
tráfego de voz, e era bastante vulnerável à clonagem. Atualmente, está sendo
projetada a Quarta Geração, no entanto a mais usada no Brasil é a Terceira
Geração conhecida como 3G.
A rede 3G caracteriza-se por disponibilizar o sinal digital possibilitando a
transferência de voz e dados, permitindo que a transmissão seja realizada em
alta qualidade; e ainda também, provê serviços de mensagens e acesso à
Internet (ARAÚJO, 2010).
Capítulo 3
Teleconsultoria Off-line
O presente Capítulo abordará a visão da arquitetura proposta e a
descrição dos seus principais elementos.
3.1 Visão da Arquitetura: descrição dos seus elementos
A arquitetura de software pode ser conceituada como à organização de
um sistema, incorporada em seus componentes e em seus relacionamentos com
o ambiente (IEEE/1471-2000). Sendo a forma de como o sistema vai interagir
com os elementos internos e com os elementos externos a ele.
A arquitetura do presente trabalho foi desenvolvida de forma
modularizada e distribuída onde cada fluxo de execução é responsável por
descrever uma parte importante do sistema.
O grande desafio do desenvolvimento de uma arquitetura distribuída1 é
possibilitar ao usuário o acesso a um grande número de recursos de forma
transparente, para isso diversos requisitos têm ser levados em consideração,
tais como:
O tempo pelo qual o sistema consegue executar uma tarefa;
A capacidade de um sistema se manter conectado a recursos
disponíveis;
1 A Segurança é um dos aspectos centrais no desenvolvimento de uma arquitetura distribuída. Como o foco desse trabalho é a proposta da arquitetura, o aspecto segurança não será abordado agora. Essa característica ficará para trabalhos futuros.
A interoperabilidade, que é a capacidade de dois sistemas ou diversos
componentes trabalharem em conjunto, mesmo que sejam de tecnologias
diferentes. (TANENBAUM; STEEN, 2009).
Para garantir os aspectos listados acima, o padrão arquitetural proposto
para esse trabalho utiliza a Arquitetura Orientada a Serviços (SOA), que consiste
em um conjunto de conceitos e regras que proporcionam a base para arquitetar,
desenvolver sistemas e aplicações visando obter o máximo de desacoplamento
entre os serviços.
No padrão SOA o processamento distribuído utiliza-se do mecanismo de
passagem de mensagens para promover a comunicação entre os processos que
compõe a integração da arquitetura (COULOURIS, 2007).
O estilo arquitetural é o Cliente-Servidor que é um modelo de arquitetura
que se baseia em um método de distribuição de aplicações computacionais
através de multiplataformas, onde as aplicações são divididas entre o servidor
de acesso e uma central de dados, que pode se comunicar com vários clientes,
com todo o processamento realizado de forma distribuída (TANENBAUM;
STEEN, 2007).
A arquitetura está dividida nos seguintes componentes:
a) Aplicativo Móvel: responsável pelo processo de submissão da
teleconsultoria;
b) Middleware de Compressão de Dados: responsável pela compressão
dos dados.
c) Aplicação Servidor: responsável pelo armazenamento dos dados no
banco de dados; pela sincronização dos usuários e sincronização das
áreas temáticas.
A Figura 6 representa a arquitetura proposta.
Figura 6 - Esquema Geral da Arquitetura
Para possibilitar a manipulação dos dados foi utilizado o Sistema de
Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD) que é um software construído para
facilitar as atividades de definição, construção e manipulação de banco de dados
(TAKAI et al, 2005). O SGBD escolhido foi o PostgreSQL que é uma tecnologia
livre que utiliza o modelo relacional para manipular os dados.
O modelo relacional é usado devido às seguintes necessidades: aumentar
a independência de dados; prover um conjunto de funções apoiadas em álgebra
relacional para armazenamento e recuperação de dados (TAKAI et al, 2005).
O modelo de dados pode ser representado pela Figura 7. Esse modelo foi
criado com base no processo de submissão/resposta de uma teleconsultoria que
é baseado em padrões estabelecidos pelo Ministério da Saúde. Esse processo
é dividido em quatro fases: motivação, foco principal/secundário, enfoque e
formato (Brasil, 2013).
Figura 7 - Modelo de Dados
Nesse sentido, dentre as principais informações do modelo de dados
podemos destacar as seguintes tabelas:
a) A área temática da solicitação. Essa informação tem por objetivo
avaliar se a teleconsultoria está dentro do escopo do Telessaúde, que
são as questões relacionadas à AB/APS (Brasil, 2013);
b) O enfoque da solicitação: São as declarações explícitas que
direcionará a redação da resposta pelo teleconsultor tais como:
estratégias de promoção à saúde e prevenção de doenças;
diagnóstico; tratamento; e outros enfoques, como: processo de
trabalho em APS, abordagem familiar/comunitária, aspectos
epidemiológicos em APS, competência cultural, controle social,
questões psicossociais (Brasil, 2013);
c) O assunto e a descrição da teleconsultoria;
d) E a resposta do teleconsultor com as seguintes informações:
estratégia de busca, adequação da resposta, bibliografia e a resposta
propriamente dita.
3.1.1 Aplicativo Móvel
O Aplicativo Móvel foi desenvolvido utilizando o modelo arquitetural em
camadas. O principal objetivo do padrão utilizado foi deixar o software flexível e
reutilizável, na medida em que, permite a mudança de implementação de uma
camada sem afetar a camada anterior. A Figura 8 esquematiza a arquitetura
interna do Aplicativo Móvel.
Figura 8 – Arquitetura Interna do Aplicativo Móvel
A arquitetura foi dividida da seguinte forma:
a) UI Componentes: A UI (ou User Interface) é componentes responsável
por estabelecer os estilos e a estrutura da interface gráfica.
b) View: É o gerenciador da aplicação. Determina as regras de negócio, faz
as chamadas ao UI, e é responsável por todos os eventos de clique do
aplicativo.
c) Model: Essa camada determina o modelo a ser seguido na aplicação.
Utiliza o Mapeamento Objeto-Relacional (ORM) que consiste em um
framework responsável por mapear as classes e atributos definidos com
o objetivo de fazer uma ligação entre o banco de dados local. Essa
tecnologia foi utilizada como forma de simplificar as operações básicas
necessárias para a manipulação dos dados, tais como salvar e recuperar
todas as teleconsultorias que foram realizadas no aplicativo.
A Figura 9 descreve as classes que compõe a camada View da arquitetura
proposta.
Figura 9 – Diagrama de Classe da Camada View
Outro ponto importante para a construção da arquitetura do aplicativo foi
determinar o ciclo de vida ou os estados que a aplicação pode ou podia assumir.
O responsável por gerenciar os estados da aplicação é o Sistema
Operacional (SO) (LECHETA, 2015), no entanto ao modelar a arquitetura do
aplicativo as mudanças de estado e os eventos externos tem ser levado em
consideração.
Por exemplo, o usuário está fazendo uma solicitação de uma
teleconsultoria e o alarme do dispositivo dispara. Nesse momento, o SO irá parar
o processo temporariamente (onPause()) e colocar o aplicativo em segundo
plano, enquanto o usuário desliga o alarme. Ao retornar, todos os dados e o
estado da aplicação poderão ser salvo, desde que essa característica seja
prevista na arquitetura do sistema. O ciclo de vida da activity pode ser
determinado pela Figura 10.
Figura 10 – Ciclo de Vida ou Estados do Aplicativo Android
Assim, o ciclo de vida ou os estados da aplicação são divididos em:
Created: Nesse momento ocorre a inicialização da aplicação, onde
todos os arquivos XML, responsáveis por definir o estilo da
interface do usuário são chamados;
Started: Esse estado ocorre em duas situações: quando a interface
de login ou submissão de uma teleconsultoria ficam visíveis para o
usuário; ou quando a aplicação que estava em background volta a
ser a aplicação principal;
Resumed: Representa o estado que a aplicação está executando
no momento. Todas as vezes que o sistema de teleconsultoria for
entrar em Paused o Resumed é consultado para saber qual o
estado da atual do aplicativo;
Paused: Nesse estado a aplicação mantém todos os estados e
informações, mas pode ser encerrado pelo SO. Desta forma,
quaisquer mudanças no aplicativo tais como preenchimento do
formulário deverão ser salvas. Uma classe utilizada é o
ContentProvider, que salvará todos os dados aplicação
(LECHETA, 2015).
Stopped: Nesse estado a atividade está sendo encerrada. Nesse
estado o SO pode retirar a atividade da memória matando o seu
processo;
Destroyed: A activity que estava sendo executada é destruída no
aplicativo. Nesse estado todas as informações que estavam
guardadas na memória são perdidas.
O ponto central do aplicativo móvel é a submissão de uma teleconsultoria.
O formulário foi construído com base no protocolo de submissão e resposta de
uma solicitação.
Dentro deste contexto, as informações necessárias para a submissão são:
área temática; o enfoque que será dado a resposta; dois campos para o
preenchimento do assunto e da dúvida da solicitação. O usuário pode escolher
se a sua teleconsultoria é baseada ou não em um paciente real, não é necessário
preencher os dados do paciente.
A tela principal do aplicativo é representado pela Figura 11.
Figura 11 - Tela de submissão de uma teleconsultoria
3.1.2 Sincronização dos Dados Iniciais do Aplicativo
A pesquisa bibliográfica realizada mostrou que os profissionais de saúde
para terem acesso ao sistema de teleconsultoria precisam ser cadastrados e ter
uma senha e um login (CELESTINI et al, 2012). Nesse sentido, um ponto central
para a utilização do Aplicativo Móvel foi a sincronização dos dados iniciais com
o servidor. Dois tipos de dados são sincronizados: as áreas temáticas e os
usuários do sistema.
As Figuras 12 e 13 representam o modelo de dados que são
sincronizados, respectivamente.
Figura 12 – Modelo de Dados - Usuários do Sistema
Figura 13 - Modelo de Dados - Áreas Temáticas
Para sincronizar os dados foi utilizado um recurso no Android chamado
de AsyncTask. Essa classe possibilita a administração e o desenvolvimento de
processos concorrentes dentro da Aplicação.
A sequência do processo de sincronização é representada pela Figura 14.
Figura 14 - Sequência de ações para sincronizar os dados iniciais
A instalação do aplicativo ativa o processo de sincronização. O primeiro
passo é testar a conexão com internet. Se estiver conectada, o processo
SincronizaçãoTask é disparado. Para melhorar o desemplenho esse processo
roda em segundo plano. Enquanto o processo de sincronização ocorre, a tela
representada pela Figura 15, é visualizada pelo usuário.
Figura 15 – Tela de sincronização dos dados
O segundo passo da sincronização é o envio do request através do
método HttpGet() para o webservice do Servidor. O servidor recebe a notificação,
se estiver conectado, e envia um response com o código 200. Ness momento, o
aplicativo envia uma mensagem solicitando o dados e recebe como resposta o
Json (o modelo está exibido nas páginas anteriores dessa seção). O processo
finaliza quando os dados são salvos no banco de dados local.
3.2. Processo de envio dos dados para o Servidor
Segundo Lecheta (2015) cada aplicação Android é executada sobre um
processo separado dentro do SO, e para cada processo é criado uma única
thread dedicada que controla a interface em execução. Essa caracteristica é
conhecida como Main Thread ou UI Thread (LECHETA, 2015).
Desta forma, como regra, toda operação de I/O (entrada e saída de
dados), tais como consultar um web service, ler um arquivo ou acessar o banco
de dados, deve ser executada em uma thread separada. (LECHETA, 2015).
Dentro dessa perspectiva, nesse trabalho foram criados dois processos
com o objetivo de garantir o pleno funcionamento da thread principal, e
possibilitar ao aplicativo responder a novos eventos do usuário. Esses processos
têm o objetivo enviar os dados ao servidor e são: PublishDataService e o
ConnectionReceiver.
O PublishDataService tem como principais características:
Acessar o banco de dados do aplicativo;
Chamar o Middleware de Compressão e;
Enviar os dados para o servidor via o protocolo HTTP POST.
A Figura 16 representa a chamada ao PublishDataService no dispositivo.
Figura 16 – PublishDataService sendo chamado no dispositivo móvel
O ConnectionReceiver tem por objetivo:
Permitir que a aplicação desenvolvida detecte quando a internet seja
conectada;
Saber qual tipo o de rede está sendo acessada e;
Chamar o PublishDataService (caso a internet seja conectada).
Desta forma, o ConnectionReceiver faz acesso direto ao SO do aparelho,
e fica em pleno funcionamento, mesmo que o usuário não esteja acessando a
aplicação naquele momento. Caso a internet seja conectada, e o aplicativo não
esteja sendo utilizado, os dados vão ser enviados, porque esse processo fará
uma chamada ao SO e dar um start no serviço de publicação dos dados.
O processo de envio dos para o servidor pode ser resumido pela Figura
17.
Figura 17 – Processo de envio dos dados ao servidor
Dentro dessa perspectiva, o processo de transmissão dos dados para o
servidor pode ser descrito da seguinte forma: após o clique do botão os dados
são salvos localmente, por meio de uma API de persistência, logo após, é
testado se há ou não acesso à internet no aparelho, se sim, é chamado o
middleware de compressão dos dados, e estes são enviados ao servidor. No
entanto se a internet não estiver conectada, os dados permanecem salvos
localmente até que possam ser enviados.
3.3 Midleware de Compressão dos Dados
Segundo Sedgewick and Wayne (2011) existem duas razões principais
para a utilização do método de compressão de dados: economizar
armazenamento (memória) ao salvar as informações; e economizar tempo na
comunicação de informações.
Nessa perspectiva, podemos conceituar a compressão de dados como o
processo de diminuir o espaço ocupado por dados em um determinado
dispositivo (HACK; ROSSI, 1991).
Nesse trabalho, como os dados a serem utilizados são da área médica o
método de compressão é o sem perda (lossless). Nesse tipo de compressão os
dados voltam a sua forma original após o método de expansão. (SEDGEWICK;
WAYNE, 2011).
O modelo de compressão adotado nesse trabalho tem basicamente dois
componentes principais:
a) Um componente de compressão: que transforma os dados a serem
enviados em uma versão compactada.
b) Um componente de expansão: que transforma os dados compressados
em sua forma original.
A Figura 18 representa o modelo de compressão:
Figura 18 - Modelo de Compressão
Fonte: Adaptado do Livro Algorithms, Cap. 5, p. 811
(SEDGEWICK; WAYNE, 2011)
Para implementar o modelo de compressão foi utilizado o Algoritmo de
Huffmam, que consiste basicamente em atribuir códigos aos símbolos de modo
que os mais frequentes tenham códigos menores (menos bits) (SEDGEWICK;
WAYNE, 2011). Para isso constrói-se uma árvore binária fundamentada nas
probabilidades de ocorrência de cada símbolo. Nessa árvore as folhas
representam os símbolos presentes nos dados, integrados com suas referentes
probabilidades de ocorrência.
Desta forma, foi criada árvore que contém os seguintes elementos: a
probabilidade do símbolo aparecer; o valor do Nó da árvore; e variáveis que
possibilitam a navegação pela árvore tais como, o elemento root, se o Nó está
no lado esquerdo ou no direito. Logo após, foi criado um dicionário responsável
por guardar os valores da árvore a e codificação de cada nó.
Por exemplo, se tivermos a sequência: ABRACADABRA!. Na compressão
os valores frequentes dessa sequência irão ser agrupados, conforme a Figura
19, e enviados. Quando chegar ao servidor, serão decodificados para sua forma
original.
Figura 19 - Modelo de Árvore Binária Huffman
Fonte: Algorithms, Cap. 5, p. 811
(SEDGEWICK; WAYNE, 2011)
Capítulo 4
Testes e Resultados Experimentais
Nesse Capítulo vamos descrever os testes realizados para validar a
arquitetura proposta, descrevendo o ambiente de testes e mostrando os
resultados experimentais.
4.1 Ambiente de Testes
O ambiente de testes foi criado com o objetivo de simular o das
teleconsultorias. Foi simulado a aplicação servidor instalado.
Foram utilizados 2 (dois) cenários de testes. No primeiro cenário, a
conexão com o Servidor foi feita através de uma conexão Wi-fi. No segundo, a
conexão ocorreu através da rede 3G. Para os dois cenários foi testado o envio
da teleconsultoria utilizando a compressão de dados e sem a sua utilização.
4.1.1 Descrição dos Equipamentos Utilizados
As configurações da máquina servidor podem ser descritas:
Core i7
8 G RAM
HD 1 TB
Sistema Operacional: Fedora 21 64 bits
As configurações para a instalação do aplicativo móvel podem ser descritas:
Samsung Galaxy Tab 10.1
Modelo GT-P7500
Sistema Operacional: Android
Versão Android 4.4 KitKat
Figura 20 – Equipamentos utilizados nos testes
4.2 Teste de Desempenho da arquitetura
O teste de desempenho da arquitetura consiste no envio de várias
teleconsultorias para o servidor com o objetivo de observar as taxas de
transferência de dados obtidas.
A taxa de transferência de dados é o número médio de bits ou bytes por
unidade de tempo que são enviados pela rede. Para calcular o seu valor
utilizamos a fórmula abaixo, que é o total de bytes enviados divido pelo tempo
em segundos, depois multiplica por mil por mil para obter o valor em kilobyte.
𝑇𝑎𝑥𝑎 𝑑𝑒 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟ê𝑛𝑐𝑖𝑎𝐾𝑏/𝑠 = (𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝐵𝑦𝑡𝑒𝑠 𝐸𝑛𝑣𝑖𝑎𝑑𝑜𝑠
𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑒𝑚 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠∗ 1000)
Para criação do teste da arquitetura os seguintes passos foram seguidos:
Passo 1: Criado três atributos no modelo da solicitação: hora de envio (em
segundos), hora de chegada (em segundos) e se a mensagem é
compressada ou não.
Passo 2: Com o auxílio da API do HttlpClient foi criado um array de bytes,
da mensagem que está sendo enviada ao servidor, com o objetivo de
qualquer à média em segundos para a captura do valor da hora de envio.
Passo 3: Quando a mensagem chega ao servidor as informações são
guardadas em um banco de dados, que possibilita o cálculo com a
utilização da fórmula descrita acima.
Passo 4: Foi criado um procedimento que simula o envio de 40
teleconsultorias do dispositivo móvel para o servidor.
Um ponto importante da metodologia do teste consiste no envio das
mesmas teleconsultorias não utilizando a compressão de dados, e também as
que utilizam a compressão de dados. O objetivo era saber a quantidade média
dos bytes enviados para cada caso, e também a taxa de transferência nas
mesmas condições do teste anterior.
O procedimento de envio foi repetido para os dois ambientes de testes
descritos na seção anterior para duas situações: teleconsultorias sem a
utilização da compressão e teleconsultoria com a utilização da compressão.
No momento do teste a velocidade da rede Wi-fi era de 40,35 Mb/s e da
rede móvel 3G era 6,34 Mb/s.
As taxas de transferência para o Cenário 1 rede Wi-fi sem e com
compressão de dados são apresentados respectivamente pelas Figuras 21 e 22.
Figura 21 – Gráfico resultados Rede Wi-fi sem compressão de dados
Figura 22 - Gráfico resultados Rede Wi-fi com compressão de dados
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,1
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,1
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
As Figura 23 e 24 mostram os gráficos com as taxas de transferência
utilizando a rede móvel 3G.
Figura 23 - Gráfico resultados Rede Móvel 3G sem compressão de dados
Figura 24 - Gráfico resultados Rede Móvel 3G com compressão de dados
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
0
0,2
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1
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O Quadro 3 apresenta uma síntese dos resultados obtidos em relação a
taxa de envio em KB/s e a quantidade de Bytes enviados para cada cenário de
teste realizado.
Quadro 3 – Média do desempenho dos testes
Teste Taxa de Transferência de dados em KB/S
Quantidade de Bytes enviados
Cenário 1: Rede Wi-fi sem compressão de dados
0,046 497,7
Cenário 1: Rede Wi-fi com compressão de dados
0,034 373,27
Cenário 2: Rede Móvel 3G sem compressão de dados
0,57 497,7
Cenário 2: Rede Móvel 3G com compressão de dados
0,43 373,27
O objetivo do teste era validar a arquitetura proposta no presente trabalho
não foi levado em consideração taxas de desempenho do Midleware de
Compressão desenvolvido. No entanto, os testes realizados demostraram um
ganho com relação a redução da taxa de transferência e também, a quantidade
de bytes em enviados por segundo.
Capítulo 5
Conclusões
5.1 Considerações finais
A informática é utilizada cada dia mais em diversas áreas do
conhecimento, estando presente no cotidiano das pessoas, mesmo quando elas
não percebem, confirmando assim a sua natureza multidisciplinar e estratégica.
Cada dia que passa essa multidisciplinaridade fica evidente. Verifica-se
que as ações voltadas para Atenção Básica em Saúde têm se intensificado nos
últimos anos. É nesse contexto que o Programa Nacional Brasil Redes está
inserido, como uma estratégia para promover a saúde e educação permanente
dos trabalhadores que compõe o Sistema Único de Saúde.
Nesse sentido, a computação móvel pode ser utilizada como uma
importante ferramenta dentro do contexto do Programa Telessaúde Redes. A
utilização dos dispositivos móveis proporciona ao usuário a flexibilidade e a
possibilidade de estar conectado o tempo todo.
Neste contexto, o desenvolvimento da arquitetura proposta tem um
objetivo dar uma alternativa flexível para a submissão de uma teleconsultoria.
Os testes realizados e os resultados experimentais obtidos comprovaram
a viabilidade da arquitetura prosposta. No entanto, não houve tempo hábil de
realizar o teste com os usuários, um aspecto importante que deve ser levado em
consideração para os trabalhos futuros.
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